한국연구재단(이사장 조무제)은 박욱 경희대 교수와 권성훈 서울대 교수 공동 연구팀이 수십~수백 마이크로미터 작은 크기에 미로와 같이 복잡한 패턴을 원하는 모양으로 새기는 기술을 개발했다고 10일 밝혔다.

리소그래피 공정은 마스크상에 설계된 특정 패턴을 웨이퍼 상에 구현하는 공정을 말한다.  기존 리소그래피 공정은 복잡한 삼차원 구조물을 만들기 위해 비용이 비싸고 시간이 오래 걸리는 단점이 있었다.

최근 이차원 구조물을 삼차원 구조물로 변환하는 방법이 주목을 받고 있다. 특히 주름짐 현상인 '링클링'을 활용한 자기조직화 방식은 복잡한 문양 방향성과 위치를 조절하기 어려워 1차원이나 헤링본 패턴 등 단순한 형태에 머물렀다.

연구팀은 주름짐 현상을 통해 미로처럼 복잡한 패턴을 가지는 구조물을 아주 작은 크기에서 원하는 방향으로 제작할 수 있는 새로운 자기조직화 방법을 개발했다.

연구팀은 주름을 유도할 수 있는 작은 홈들이 새겨진 폴리머 기판을 만들고 그 표면을 실리카로 코팅했다. 이후 건조과정을 통해 수축시켜 폴리머 기판과 실리카 필름 사이의 부정합 변형으로 주름 패턴을 만들어냈다.

전체 방향성은 가이딩 구조물인 작은 홈을 통해 결정된다. 예를 들어 홈을 바둑판 모양으로 만들면 직각 문양이 제작된다. 하지만 같은 방향성에서도 각 특징들은 예측 불가능하다. 따라서 같은 가이딩 구조이면서도 각각의 고유 패턴을 가진 구조물로 변환시킬 수 있다.

연구팀은 방향성이 서로 다른 미로 패턴들을 동시에 한 구조물 안에 구현하는데 성공했다.

박욱 교수는 "개발한 기술은 자기조직화 방식으로 만들어 낼 수 있는 구조물의 다양성을 넓힐 뿐만 아니라 고유하면서도 복제 불가능한 키를 생성할 수 있는 물리적 복제방지 기술"이라며 "4차 산업혁명 시대 핵심이라 할 수 있는 보안 분야에서 보안 강화를 위한 기술로 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.

한편, 이번 연구성과는 국제학술지인 '사이언스 어드밴스(Science Advances)'에 지난달 30일 게재됐다.